Инструменты.
Рис.5 Панель инструментов.
Мультиметр используется для измерения напряжения, тока, сопротивления, разницы в децибелах между двумя точками цепи.
Пользователь может выбрать следующие режимы измерений:
тип измерений А, V, dB,
тип сигнала AC, DC (переменный, постоянный ток соответственно),
изменить внутренние установки кнопкой Settings. Это позволяет устанавливать свои значения внутреннего сопротивления для вольтметра и амперметра, а также внутреннего тока для омметра и децибельного стандарта. N.B! Избегайте очень высокого сопротивления вольтметра в низкоомных цепях или слишком низкого сопротивления амперметра в высокоомных цепях. Пренебрежение этим замечанием может вызвать математические ошибки переполнения во время моделирования цепи.
При типе измерений dB loss (падение в децибелах) вычисления проводятся по формуле
dB = 20 * log10 (V1 - V2/decibel standard),
где decibel standard=1В по умолчанию. Именно эту величину можно изменить в установке Settings.
Генератор напряжения предназначен для выработки синусоидального, прямоугольного, треугольного напряжений. В его установках можно задать параметры частоты, скважности (в %), амплитуды и постоянного смещения.
Осциллограф предназначен для отображения амплитуды и частоты изменений электрических сигналов. Имеет 2 входных канала (A и B), таким образом давая возможность одновременного наблюдения 2 сигналов.
Органы управления осциллографом позволяют:
изменять назначение осей. Режим Y/T - стандартный режим отображения амплитуды сигнала от времени, A/B или B/A - показывают отношение сигналов разных каналов. Этот режим удобен, например, для метода Лиссажу.
изменять период горизонтальной развёртки от 0,1 наносекунд/Дел до 0,5 секунды/Дел, а также масштаб отображения амплитуды от 0,01 мкВ/Дел до 5 кВ/Дел.
изменять начало отображения сигнала по горизонтали (XPos) и по вертикали (YPos). По горизонтали положительная величина смещает сигнал вправо, а отрицательная - влево, нулевая величина позволяет отображать сигнал с левого края горизонтальной оси. По вертикали (YPos) принимает значение от -3,00 до 3,00, что соответствует нижнему и верхнему краям вертикальной оси, 0 - посередине.
изменять варианты входов каналов. Режим AC - аналог «закрытого входа» осциллографа, когда измеряется только переменная составляющая сигнала. Режим DC - аналог «открытого входа», происходит отображение суммы постоянной и переменой составляющих сигнала. N.B. Осциллограф не будет работать корректно, если в режиме DC на вход канала поставить разделительный конденсатор, вместо этого лучше использовать режим АС. Режим 0 - позволяет отобразить отношение к линии, установленной YPos.
изменять режим запуска осциллографа (Trigger). Есть четыре режима: AUTO - автоматический запуск от внутреннего генератора, A,B - от соответствующего канала, EXT - от внешнего источника (правый нижний коннектор на пиктограмме осциллографа). В пределах этих режимов можно задать запуск по фронту (кнопка EDGE) и по уровню (кнопка Level). Фронт может быть положительным и отрицательным (Positive и Negative) соответственно, запуск по уровню предполагает запуск при достижении сигналом уровня, установленного trigger level.
Заземление канала в осциллографе установлено по умолчанию, и заземлять его нет необходимости, однако, если возникает необходимость замерить сигнал на участке, не имеющем общих точек с землёй, тогда подсоедините второй вывод к заземляющему входу.
Имеется возможность увеличить осциллограф нажатием кнопки Zoom и уменьшить обратно кнопкой Reduce.
Осциллограф можно настраивать во время моделирования цепи и переставлять его соединители.
При необходимости анализа сигнала более подробно, можно просматривать изображение на осциллографе с остановками. Для этого в меню Analysis Options надо установить переключатель Pause after each screen (останов после каждого экрана).
Если осциллограф ничего не показывает, надо установить Trigger в режим Auto.
Частотный графопостроитель предназначен для графического изображения АЧХ или ФЧХ. Для успешной работы этого инструмента в цепи необходим хотя бы один источник переменного напряжения или тока.
Для выбора режима измерения (АЧХ, ФЧХ) необходимо нажать на кнопку Magnitude (АЧХ) или Phase (ФЧХ).
Для выбора масштаба вертикальной или горизонтальной осей нажимаются кнопки LIN или LOG, что включает линейный или логарифмический масштаб соответственно.
Начало и конец отображения по вертикальной оси задаются установкой величин I (Initial) и F(Final). Эти значения для режима отображения АЧХ задаются в виде отношения выходного ко входному напряжению. При измерении ФЧХ вертикальная ось всегда отображает градусы.
Горизонтальная ось всегда отображает частоту.
Окно отображения графика содержит вертикальную «нить», передвигая которую, можно получить значения графика в точке пересечения с нитью. Значения считываются из нижних текстовых окошек, расположенных справа. Отображение происходит и как отношение, и как децибелы.
Для получения значений измерений инструментов надо активизировать цепь кнопкой питания.
Теперь кратко прокомментируем назначение инструментов, не столь нужных для выполнения курсового проекта.
Генератор слов. Используется для генерации последовательности байт. В левой части имеется окно, в котором расположено 16 строк по 8 бит. Каждая строка выводится на 8 выводов с заданной частотой, кроме того, выход CLK тактирует каждую строку.
Логический анализатор. Показывает сигналы на логических входах в виде прямоугольных волн в зависимости от времени, также даёт двоично-десятичное представление принятого байта.
Логический преобразователь. Мощное вычислительное средство, способное выполнять различные преобразования логических цепей. Его удобно использовать для преобразования:
цепи в таблицу истинности или в диаграмму цепи,
таблицу истинности в логическое выражение или
логическое выражение в цепь или таблицу истинности.
Меню.
Рассмотрим основные элементы.
Меню File, Edit и Help - стандартны и интереса не представляют. Тем не менее, для людей, которые с Windows «на Вы» дадим краткую характеристику этих меню. Сами они представлены на рис.6.
Меню File представлено следующими пунктами:
New (CTRL+N) - создание нового документа,
Open... (CTRL+O) - открытие существующего документа,
Save (CTRL+S) - сохранение существующего документа,
Save As... - сохранение текущего документа с новым именем,
Revert to Saved - возвращение к документу, каким он был на момент до последнего сохранения,
Print... (CTRL+P) - распечатать цепь текущего документа,
Print Setup... - вызов окна редактирования установок текущего принтера (выбранного по умолчанию),
Exit (ALT+F4) - выход из программы,
Install... - используется для установки дополнительных компонент программы (не понадобится),
Import from SPICE - перевод из формата .cir PSpice в формат Workbench,
Export to SPICE - перевод текущего документа Workbench в формат .cir PSpice,
Export to PCB - перевод документа Workbench в формат файлов связей для редактирования печатных плат и трассировки в программах OrCAD 386, Tango, Eagle, Protel или Layo1.
Рис.6 Меню File, Edit, Help.
Меню Edit содержит:
Cut (CTRL+X) - удалить выделенные элементы в буфер обмена (специальная область памяти Windows для временного хранения данных в универсальном представлении с целью обмена между приложениями),
Copy (CTRL+C) - скопировать выделенные компоненты в буфер обмена,
Paste (CTRL+V) - вставить данные из буфера обмена,
|
Рис.7 Меню Circuit. |
Рис.8 Меню Window. |
Delete (DEL) - удалить выделенные компоненты,
Select All (CTRL+A) - выбрать все компоненты текущего документа,
Show Clipboard - показать содержимое буфера обмена,
Copybits (CTRL+I) - выбрать и скопировать часть или весь экран в буфер обмена.
Меню Help содержит:
Help (F1) - показывает информацию по выделенному объекту, если объект не выделен, показывает содержание помощи,
Help Index... - получение справки по интересующей тематике по её имени,
About Electronics Workbench - показывает версию программы, её владельца и серийный номер.
Меню Window (рис.8) содержит:
Arrange (CTRL+W) - вы можете располагать окна рабочей области, корзины, описания, как захотите, но если хотите вернуть всё в исходное - воспользуйтесь этим пунктом,
Circuit - выводит на передний план окно рабочей области,
Description (CTRL+D) - вызывает появление окна описания, в котором на английском языке (во всяком случае, воспринимаются только латинские литеры) можно сделать комментарии,
Все остальные пункты выводят на передний план соответствующие окна.
Меню Circuit (рис. 7) содержит команды: Activate (Ctrl+G) - запускает моделирование цепи, Stop (Ctrl+T) - прекращает процесс моделирования, Pause (F9) - приостанавливает процесс моделирования, Label (Ctrl+L) - присваивает компоненту имя, Value (Ctrl+U) - присваивает компоненту новые параметры, Model (Ctrl+M) - вызывает окно выбора и редактирования модели компонента, Zoom (Ctrl+Z) - изменяет масштаб отображения, Rotate (Ctrl+R) - поворачивает компонент на 90 градусов, Subscript (Ctrl+B) - открывает окно редактирования собственных компонентов, Wire color - определяет цвет провода (еще можно это сделать, дважды щелкнув по проводу), цвет провода также определяет цвет сигнала на экране осциллографа, Preferences (Ctrl+E) - определяет параметры рабочей поверхности (показать сетку, имена компонентов, моделей, величины компонентов), Analysis Options (Ctrl+Y) - определяет тип анализа и свойства отображения осциллографа.
Рис.9 Установки анализа.
Рассмотрим более подробно установки анализа. На рис.9 изображена панель установок.
Выбор типа анализа Transient приводит к тому, что цепь анализируется с точки зрения, как будто питание только что включено.
Seady-state позволяет провести анализ в установившемся режиме.
Active Component Simulation (Моделирование активных компонентов) включает или выключает Assume linear operation (Разрешение линейной операции) позволяет ускорить работу программы за счет применения линейных моделей, но с нелинейными моделями эта опция приводит к искажению результатов.
Управление отображением осциллографа (Oscilloscope Display) включает в себя:
Останов после каждого экрана (Pause after each screen) - останавливает прорисовку осциллограммы при заполнении экрана осциллографа. Дальнейшая работа может быть продолжена после нажатия F9, либо при выборе Resume из меню Circuit.
Сохранение результатов для всех узлов (Store results for all nodes) - по умолчанию эта опция отключена, но её включение позволяет поместить пробники осциллографа в любой удел и получить мгновенный результат. Однако этот режим сильно замедляет моделирование и требует много памяти.
Допуск (Tolerance) - поле, позволяющее вводить точность вычислений программы при моделировании. По умолчанию эта точность 1%, но она самая грубая, хотя и относительно быстрая. Ввод значений производится в экспоненциальной форме (например, 1е-5). Если Electronics Workbench выдаёт сообщение «can't reach a solution», рекомендуется увеличить точность до 1-10% и повторить моделирование.
Число точек в цикле (Points per cycle) - число точек, которые изображают сигнал и в которых производится вычисление электрических величин. Чем больше это число, тем плавнее линия сигнала, но и тем медленнее моделирование. Если результат не удается получить по сообщению из предыдущего абзаца, можно уменьшить число точек в цикле.
Число точек в цикле для частотного плоттера (Bode plotter points per cycle) - по умолчанию плоттер прорисовывает частотную характеристику для 100 частот, это число может быть изменено. Его увеличение увеличивает точность частотной характеристики и уменьшает скорость моделирования.
Размер временного файла для моделирования (Temporary file size for simulation) - стандартный размер файла для моделирования 10 мегабайт, и обычно его объёма хватает для многих применений, но когда цепь имеет много узлов, его может стать недостаточно. В этом случае можно прекратить моделирование, сбросить все предыдущие данные и продолжить, увеличить размер временного файла. Эта опция как раз и решает проблему последним из вариантов, что позволяет просмотреть всю продолжительность моделирования на осциллографе.